ChIP-Seq技術(shù)在人正常組織細(xì)胞分化中的應(yīng)用

人正常組織細(xì)胞基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是生物基因表達(dá)調(diào)控層次中Z關(guān)鍵的一層, 轉(zhuǎn)錄因子(TFs)通過(guò)特異性結(jié)合調(diào)控區(qū)域的DNA序列來(lái)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程。其中, 基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)與RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)附近的啟動(dòng)子區(qū)的相關(guān)作用在實(shí)現(xiàn)基因的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄中起著關(guān)鍵作用; 而調(diào)控性轉(zhuǎn)錄因子則通過(guò)與增強(qiáng)子結(jié)合在組織發(fā)育、細(xì)胞分化等基因表達(dá)水平調(diào)控中發(fā)揮著極其重要的作用。 所以, 理解轉(zhuǎn)錄因子與結(jié)合位點(diǎn)間的相互作用是準(zhǔn)確揭示轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制、構(gòu)建轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵所在。轉(zhuǎn)錄因子及其DNA結(jié)合位點(diǎn)的鑒定, 以及它們構(gòu)成的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建已經(jīng)成為目前生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域, 也是生命科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。

1 轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控機(jī)理研究的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)錄調(diào)控及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的搭建是目前分子細(xì)胞生物學(xué)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域, 而研究轉(zhuǎn)錄因子與靶基因間的相互作用及識(shí)別轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn) (transcription factor binding sites, TFBSs)是理解轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的關(guān)鍵。要弄清楚這些轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達(dá)的分子機(jī)制, 就必須鑒定出這些轉(zhuǎn)錄因子全部的靶基因并構(gòu)建其操縱的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

1.1 傳統(tǒng)研究技術(shù)

基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程的激活、抑制和調(diào)節(jié)主要通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子蛋白與其在基因組序列中對(duì)應(yīng)位置的結(jié)合位點(diǎn)之間的交互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子有序地結(jié)合在目標(biāo)基因不同調(diào)控區(qū)域中的特殊位點(diǎn), 啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄和控制基因的轉(zhuǎn)錄效率。這些位點(diǎn)被稱為轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)(TFBSs)。因此, 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)是轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到靶基因上的一段DNA基序, 長(zhǎng)度范圍從幾個(gè)堿基到十幾個(gè)堿基之間。由于同一轉(zhuǎn)錄因子往往同時(shí)調(diào)控若干個(gè)基因, 同時(shí)不同轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)相互作用也可以協(xié)同調(diào)控同一靶基因, 轉(zhuǎn)錄因子與靶基因之間的相互作用也具有不同程度的特異性和親和性, 所以不同基因上的結(jié)合位點(diǎn)保守性較弱。較短的DNA寡片段在規(guī)模較大基因組中重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)很多; 同一轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)又具有一定的可變性, 這給TFBS的識(shí)別研究帶來(lái)了困難, 盡管科研工作者對(duì)TFBS研究已有多年, 但大多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控靶基因的具體調(diào)控模式仍不明朗。

轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合實(shí)驗(yàn)(transcription factor assay)、電泳遷移率變動(dòng)分析(electrophoretic mobility shift assay)、DNase I足印法(DNase I footprinting)、酵母單雜交系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)是識(shí)別轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的傳統(tǒng)方法。雖然, 這些技術(shù)可以逐一鑒別出與特定轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的DNA序列片段, 但由于它們很難充分反映生理情況下DNA與蛋白相互作用的情況, 也很難捕捉到在染色質(zhì)水平上基因表達(dá)調(diào)控的動(dòng)態(tài)瞬時(shí)事件, 人正常組織細(xì)胞加上昂貴的費(fèi)用及較長(zhǎng)的時(shí)間花費(fèi)說(shuō)明已顯然不適合開展后基因組時(shí)代DNA轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的鑒定。近年, 染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù) (ChIP)被廣泛用于研究體內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與靶基因啟動(dòng)子上特異性核苷酸序列的結(jié)合, 并已成為研究染色質(zhì)水平基因表達(dá)調(diào)控的Z標(biāo)準(zhǔn)有效的方法。
200    Malt Extract Broth    用于酸性罐頭食品商業(yè)無(wú)菌檢驗(yàn)    麥芽浸膏湯   
250    Mn2+Nutrient Agar    用于嗜熱需氧芽孢桿菌的檢驗(yàn)    錳鹽營(yíng)養(yǎng)瓊脂  
250    Egg Yolk Agar Base    加入卵黃，用于厭氧梭狀芽孢桿菌的分離培養(yǎng)    卵黃瓊脂基礎(chǔ)   
100    Dried Meat Particle    加入皰肉基礎(chǔ)，配成皰肉培養(yǎng)基    皰肉牛肉粒  
250    Buffered Listeria Enrichment Broth    用于李氏菌的增菌培養(yǎng)(MercK標(biāo)準(zhǔn))    緩沖李氏菌增菌肉湯基礎(chǔ)
1ml*5支    Buffered Listeria Enrichment Broth Supplement    每支加入225ml緩沖李氏菌增菌肉湯基礎(chǔ)中    緩沖李氏菌增菌肉湯基礎(chǔ)添加劑
250    PALCAM Agar    用于單增李氏菌選擇性分離    PALCAM 瓊脂
1mg/支*10    PALCAM Supplement    添加到HB4188中，用于李氏菌的選擇性分離培養(yǎng)    PALCAM添加劑
人正常組織細(xì)胞